BR112013008934B1 - Reservatório de alimentação espessador/clarificador que tem perímetros volúveis - Google Patents

Reservatório de alimentação espessador/clarificador que tem perímetros volúveis Download PDF

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Abstract

reservatório de alimentação espessador/clarificador que tem perímetros volúveis trata-se de um reservatório de alimentação para um espessador/clarificador que inclui um corpo de reservatório de alimentação (40), uma entrada de reservatório de alimentação (41), uma parede lateral (42) e uma abertura de descarga (48). pelo menos um conduto alimentador (21) é conectado a uma extremidade a montante da entrada de reservatório de alimentação (41). a parede lateral ( 42) tem uma superfície periférica curva não cilíndrica que define uma superfície delimitadora de fluido mais radial na extremidade para uma corrente afluente (60). a superfície periférica curva não cilíndrica pode incluir porções de uma superfície voluta, superfície enrolada, superfície helicoidal, superfície em curva composta, superfície em curva flexível ou superfície em espiral. os reservatórios de alimentação de acordo com a invenção fornecem uma vazão de alimentação de tanque de sedimentação uniforme ao redor de porções de saída do reservatório de alimentação, controlam gradientes de velocidade e taxas de cisalhamento, protegem agregados floculados, normalizam condições de sedimentação no tanque de sedimentação e evitam grandes acelerações locais e não uniformidades de fluxo.

Description

RESERVATÓRIO DE ALIMENTAÇÃO ESPESSADOR/CLARIFICADOR QUE TEM PERÍMETROS VOLÚVEIS
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
Esta invenção refere-se aos sistemas de sedimentação usados para separar os componentes líquidos e sólidos de uma pasta aquosa alimentada e, mais especificamente, refere-se a um aparelho de reservatório de alimentação empregado em tanques espessadores/clarificadores.
Os tanques espessadores/clarificadores são usados em uma ampla variedade de indústrias para separar pasta aquosa alimentada que compreende sólidos ou fluidos que contém particulados para produzir uma fase líquida clarificada que tem uma menor concentração de sólidos que a pasta aquosa alimentada e uma corrente de escoamento que tem uma maior concentração de sólidos que a pasta aquosa alimentada. Os tanques espessadores/clarificadores convencionalmente compreendem um tanque de sedimentação que tem um piso e uma parede contínua que definem um volume dentro do qual o processo de purificação ocorre. Os tanques espessadores/clarificadores também incluem um tubo de alimentação afluente para entregar uma corrente de alimentação afluente para o tanque, uma saída de escoamento para remover sólidos sedimentados do tanque e uma saída de descarga de fluido para direcionar líquido clarificado para fora do tanque. Os tanques espessadores/clarificadores podem incluir também uma montagem de raspagem que tem braços de raspagem para varrer ao longo do piso do tanque e podem incluir um tubo de lavagem de extravasamento ou tubo porta-vento para coletar o líquido clarificado próximo ao topo do tanque.
Os tanques espessadores/clarificadores do tipo descrito operam através da introdução de uma corrente de alimentação afluente no volume do tanque em um afluente é mantida por um período grande o bastante para permitir aos sólidos sedimentarem pela gravidade do fluido. Os sólidos que sedimentam no fundo do tanque produzem um leito de lodo próximo ao fundo do tanque que é removido através da saída de escoamento. O líquido clarificado é formado no ou próximo ao topo do tanque espessador/clarificador e é direcionado para fora do tanque para processamento ou eliminação adicional. A sedimentação de sólidos pode ser melhorada em algumas aplicações pela adição de um floculante ou polímero que forma aglomerados que sedimentam mais rapidamente. Em muitas aplicações, um objetivo da purificação de fluído é melhorar o processo de sedimentação para alcançar um alto rendimento de sólidos e, portanto, melhorar a recuperação de sólidos.
Muitos tanques espessadores/clarificadores são construídos com um reservatório de alimentação, usualmente localizados centralmente dentro do tanque, no qual a corrente de alimentação afluente é entregue. O reservatório de alimentação geralmente serve ao propósito de reduzir a velocidade de fluido da corrente de alimentação afluente entrante de forma que a energia na corrente pode ser dissipada em algum grau antes de entrar no tanque. A dissipação de energia na corrente de alimentação afluente diminui o efeito perturbador que a alimentação de afluente entrante tem na taxa de sedimentação dos sólidos no tanque. Em outras palavras, a introdução em um espessador/clarificador de uma corrente de alimentação afluente em velocidade de fluido alta tende a causar turbulência no tanque e compromete a taxa de sedimentação de sólidos. Um reservatório de alimentação pode ser estruturado de várias maneiras, portanto, para criar ou melhorar a dissipação de energia na alimentação de afluente. Ver, por exemplo, Patente N° U.S. 3.006.474 para Fitch e Patente Publicada N° U.S. 2009/0173701 para Egan,
III.
A análise de fluxo de fluido de reservatórios de alimentação convencionais sugere que existem áreas de velocidade de fluido alta presente onde uma corrente de alimentação afluente intercepta tangencialmente e perturba o fluxo de fluido vorticoso restrito dentro de porções centrais do reservatório de alimentação. Consequentemente, altas taxas de cisalhamento localizadas e não uniformidade de fluxo são encontradas nessas áreas. Tais altas taxas de cisalhamento e não uniformidades geralmente criam distribuições desequilibradas de mistura que descarregam do reservatório de alimentação, particularmente conforme o diâmetro do reservatório de alimentação aumenta e a razão de aspecto do reservatório de alimentação muda. Esses problemas podem ser atribuídos à alimentação descontínua de afluentes de corrente através de uma ou mais entradas localizadas, onde tubos de alimentação tangenciais projetam correntes que perturbam fortemente o vórtice restrito dentro do reservatório de alimentação.
Diversas tentativas foram propostas para aperfeiçoar a distribuição de fluxo dentro de reservatórios de alimentação convencionais. Por exemplo, elementos de obstrução e orifícios foram fornecidos de forma a promover uma melhor distribuição devido ao efeito de fricção ou quedas de pressão associados às camadas delimitadoras e altas taxas de cisalhamento. Entretanto, tais soluções dependem da fricção e, portanto, podem exigir potência de bombeamento extra ou energia potencial de fluido para superar perdas por fricção. Ademais, tais soluções têm faixas de operabilidade limitadas.
As Figuras 20 a 23b, 26 e 28 ilustram alguns dos problemas associados a reservatórios de alimentação de entrada tangencial convencional. A Figura 20 mostra um tanque espessador/clarificador que compreende um reservatório de alimentação de entrada tangencial convencional ou de formato cilíndrico. Uma estrutura de raspagem de lodo 10 é suportada para rotação sob uma coluna central 11 ou de um acionador de ponte (não mostrado) . Um mecanismo de acionamento 12 de qualquer construção conhecida adequada é montado em cima da coluna ou de uma ponte que fornece o torque de acionamento para a estrutura de raspagem 10. Nesta modalidade em particular, a coluna 11 também suporta a extremidade interior de uma ponte de acesso 13 enquanto alguns mecanismos espessadores são montados na ponte.
A estrutura de raspagem 10 compreende um compartimento vertical central 14 que circunda a coluna e braços de raspagem de construção semelhante à viga que se estendem rigidamente do compartimento. A estrutura de raspagem 10 tem um par de braços de raspagem longos 15, 16 opostos entre si e, se necessário, um par de braços de raspagem curtos 17, 18 dispostos em ângulos retos aos mesmos, todos os braços tendo lâminas de transporte ou impelentes de lodo 19 fixadas ao lado inferior das mesmas.
A estrutura de raspagem 10 opera em um tanque de sedimentação 20 para o qual uma suspensão de alimentação, polpa de alimentação ou corrente de pasta aquosa 2060 é suprida pelo tubo de alimentação ou conduto alimentador 23. No conduto de alimentação 21, extremidades em um reservatório de alimentação 2040 que tem um corpo cilíndrico 2042 que circundam a extremidade superior da porção da estrutura de raspagem 10 e são suportadas por uma coluna 11.
O tanque 20 pode ser com uma construção comum, que compreende uma parte inferior 24 de inclinação cônica invertida rasa e formada com uma fossa anelar 25 ao redor da coluna para a qual os sólidos sedimentados ou lodo são transportados pela estrutura de raspagem 10. Lâminas raspadoras 26, unitárias com estrutura de raspagem 10 e que conformam substancialmente com o perfil da fossa 25, movem o lodo coletado para um ponto de entrega da fossa por meio de um tubo de descarga 27.
O conduto alimentador 21 é conectado geralmente a um montante do reservatório de alimentação 2040 embora o conduto alimentador 21 possa simplesmente se estender ao ou sobre o reservatório de alimentação 2040 para entregar a corrente de pasta aquosa 2060 para o mesmo. O reservatório de alimentação 2040 tem uma prateleira anelar 2049 (Figura 21) com uma borda interior 2047 que define uma abertura de descarga circular 2048 e uma borda exterior circular 2045 continua com uma parede lateral cilíndrica 2042 do reservatório de alimentação. O conduto alimentador 21 é conectado ao reservatório de alimentação 2040 através de uma entrada de reservatório de alimentação 2041 de forma a entregar corrente de pasta aquosa 2060 tangencialmente a um percurso circular dentro do reservatório de alimentação ao longo da parede lateral cilíndrica 2042. O conduto alimentador 21 ou entrada de reservatório de alimentação 2041 podem incorporar uma estrutura edutora que inclui um bocal que se estende em um canal aberto ou fechado para diluição da corrente de pasta aquosa 2060 com líquido clarificado do tanque de sedimentação de espessador/clarificador circundante 20 através de uma transferência de momento ou processo de edução (ver, por exemplo, Patente U.S. N°s 5.893.970 e 5.389.250) .
Se referindo agora à Figura 22a, velocidades de descarga vertical para um reservatório de alimentação de entrada tangencial convencional 2040 que tem uma parede lateral cilíndrica 2042 são mostradas. Conforme a corrente de pasta aquosa 2060 se move pela entrada 2041, depois de um ponto de interseção 2043 e ao longo da prateleira anelar 2049 e da parede lateral cilíndrica 2042, o fluido passa pela abertura de descarga 2048 e é descarregado de forma não uniforme no tanque 20. Na modalidade em particular mostrada, análise de dinâmica de fluido computacional (CFD) foi realizada com a suposição de um reservatório de alimentação de tamanho mediano com aproximadamente 6 metros de diâmetro com uma velocidade de fluxo de entrada de, aproximadamente, 1,8 m/s, uma velocidade de sedimentação de, aproximadamente, 20 m/h e, aproximadamente, 12% em peso de sólidos floculados em água em que os sólidos floculados têm, aproximadamente, 2 mm de diâmetro. As velocidades de fluxo vertical são vistas como sendo as mais altas durante os primeiros 90 graus de viagem ao redor do reservatório de alimentação 2040. Conforme mostrado, uma área em formato crescente 2102 de alimentação descarrega fortemente para baixo a, aproximadamente, 1,0 a 1,5 m/s no tanque de sedimentação 20 adjacente à borda interior 2047 da abertura de descarga 2048. Tais altas velocidades podem fazer partículas floculadas quebrarem, perturbar a sedimentação que repousa no fundo 24 do tanque de sedimentação 20 ou distribuir desequilibradamente partículas floculadas circunf erencialmente ao redor do tanque 20, o que pode levar a uma diminuição na eficiência qeral do espessador/clarificador e potencialmente sobrecarregar o mecanismo de acionamento de raspagem 12. Uma segunda banda anelar não uniforme 2104 de fluido localizada radialmente para dentro da área 2102 e da borda interior 2047 descarrega a uma velocidade de descida levemente menor de, aproximadamente, 0,5 a 1,0 m/s no tanque de sedimentação 20. Uma terceira banda anelar não uniforme 2106 de fluido localizada radialmente para dentro da área 2104 descarrega para baixo no tanque de sedimentação 20 a uma taxa ainda menor, entre 0,5 e zero m/s. Uma região central grande 2108 dentro de uma maior parte da abertura 2048 ocupa o fluido que move levemente para cima, para longe do fundo 24 do tanque 20 com velocidade de até 0,5 m/s.
A Figura 22b mostra vetores de velocidade 2010 que saem de uma porção inferior do reservatório de alimentação 2040 adjacente a borda interior 2047. Conforme mostrado, uma área 2074 de maior velocidade de descarga de fluido é aparente durante os primeiros 180 graus do fluxo vorticoso e uma área 2072 de menor velocidade de descarga de fluido é aparente durante os últimos 180 graus do fluxo vorticoso. A Figura 22c mostra uma região de aceleração aumentada 2082 conforme a corrente afluente passa da entrada 2041 para dentro do reservatório de alimentação 2040 e uma zona de fluido de velocidade aumentada 2084 adjacente à borda interior 2047 durante os primeiros 90 graus do fluxo vorticoso. A Figura 22d mostra adicionalmente uma região de aceleração aumentada 2082 e zona de fluido de velocidade aumentada 2084 mostradas na Figura 22c.
Se referindo agora à Figura 23a, foram feitas tentativas para defletir velocidades de fluido para baixo iniciais fortes em reservatórios de alimentação de entrada tangencial similares ao exemplificado nas Figuras 22a a c pela incorporação de uma estrutura de corda 2144 que atravessa dois pontos ao longo da borda interior 2147 da prateleira anelar 2149. Entretanto, conforme mostrado, a análise CFD sugere que conforme a corrente de pasta aquosa 2160 se move pela entrada 2141, após a interseção 2143 e ao longo tanto da prateleira anelar 2149 quanto da parede lateral cilíndrica 2142, o fluido passa pela circular abertura 2148 e descarrega no tanque 20 de forma não uniforme. Ademais, a estrutura 2144 reduz tanto o perímetro quanto a área de abertura de descarqa 2148 e aumenta o número de acelerações de fluido localizadas. Na modalidade em particular mostrada na Fiqura 23a, a análise CFD foi novamente realizada pela suposição de um reservatório de alimentação de tamanho mediano de, aproximadamente, 6 metros de diâmetro com uma velocidade de fluxo de entrada de, aproximadamente, 1,8 m/s, uma velocidade de sedimentação de, aproximadamente, 20 m/h e, aproximadamente, 12% em peso de sólidos na água em que os sólidos floculados são, aproximadamente, 2 mm de diâmetro.
As Velocidades verticais são sendo as mais altas nas áreas 2102, 2104 adjacentes aos primeiros 90 graus de viagem ao redor do reservatório de alimentação 2140 além da estrutura de corda 2144 e também nas áreas 2102, 2104 de cantos adjacentes definidos entre a borda interior reta 2147b da estrutura de corda 2144 e a borda interior circular 217a da abertura 2148. Nas áreas 2102, o fluido descarrega para baixo fortemente a, aproximadamente, 1,0 a 1,5 m/s no tanque de sedimentação 20. Tais velocidades podem fazer partículas floculadas quebrarem, perturbar uma sedimentação que repousa no fundo 24 do tanque de sedimentação 20 ou distribuir desequilibradamente partículas floculadas circunferencialmente ao redor do tanque 20, o que pode reduzir a eficiência do espessador/clarificador. Nas áreas 2104, o fluido descarrega no tanque de sedimentação 20 a uma velocidade para baixo levemente menor de, aproximadamente, 0,5 a 1,0 m/s. Na área 2106, o fluido descarrega para baixo no tanque de sedimentação 20 a uma taxa ainda menor entre 0,5 e zero m/s. Uma região central grande 2108 que ocupa uma maior parte da abertura 2148 contém fluido que pode ser estático ou pode mover levemente para cima, para longe do fundo 24 do tanque 20 a velocidades de até 0,5 m/s.
A Figura 23b mostra vetores de velocidade 2110 que saem de uma porção inferior do reservatório de alimentação 2140 adjacente às bordas interiores 2147a e
2147b. Conforme mostrado, as áreas 2174, 2176 de maiores velocidades de descarga são aparentes durante os primeiros 90 graus de fluxo vorticoso além da estrutura de corda 2144 e adjacente a um canto definido entre bordas interiores 2147a e 2147b. Uma área 2172 de menor velocidade de descarga é aparente entre as áreas 2174 e 2176. As Figuras 26 e 28 mostram fluxos radiais não uniformes associados a reservatórios de alimentação de entrada tangencial convencional 2040, 2140 que têm paredes laterais cilíndricas 2042. As figuras mostradas são fotos com passagem de tempo de testes de corante em escala decrescente feitos a intervalos de 5 segundos, 10 segundos e 20 segundos, respectivamente, feitos da esquerda para direita. Conforme mostrado na Figura 26, a uma taxa de fluxo de, aproximadamente, 0,04 metros cúbicos por hora, a maior parte da descarga 70 geralmente se move em direção e sedimenta em um quadrante de um tanque de sedimentação 20. De forma similar, conforme mostrado na Figura 28, a uma taxa de fluxo de, aproximadamente, 0,09 metros cúbicos por hora, a maior parte da descarga 70 geralmente fica contida dentro de somente metade do tanque de sedimentação 20. Esta distribuição desequilibrada de descarga pode reduzir tempos de sedimentação e uma diminuição na eficiência geral.
OBJETIVOS DA INVENÇÃO
É, portanto, um objetivo da presente invenção fornecer um reservatório de alimentação aperfeiçoado para espessadores/clarificadores.
Também é um objetivo da presente invenção fornecer um reservatório de alimentação que rende uma distribuição mais uniforme de descarga dentro de um tanque de sedimentação de forma a aperfeiçoar a eficiência de um espessador/clarificador.
Ademais, um objetivo da presente invenção é para fornecer um método aperfeiçoado para operar um espessador/clarificador em um sistema de sedimentação.
Ainda outro objetivo da presente invenção é evitar a agitação da sedimentação e particulados suspensos dentro de um tanque espessador/clarificador.
Outro objetivo da presente invenção é o de fornecer um reservatório de alimentação que evita quebra de floculante.
Ainda outro objetivo da presente invenção é o de fornecer uma distribuição mais equilibrada e uniforme da descarga, tal que cada um dos componentes de vetor de velocidade de fluido vertical da descarqa é relativamente similares em magnitude tanto circunferencialmente quanto concentricamente ao redor da borda de uma abertura de descarga central em um reservatório de alimentação.
Ainda outro objetivo da presente invenção é o de fornecer uma distribuição mais uniforme e equilibrada de descarga, tal que cada um dos componentes de vetor de velocidade de fluido radial da descarga é relativamente similares em magnitude tanto circunferencialmente quanto concentricamente ao redor da borda de uma abertura de descarga central em um reservatório de alimentação.
Ainda outro objetivo da presente invenção é o de fornecer uma distribuição mais uniforme e equilibrada de descarga, de tal forma que cada um dos componentes de vetor de velocidade de fluido tangencial da descarga é relativamente similares em magnitude tanto
circunferencialmente quanto concentricamente ao redor da
borda de uma abertura de descarga central em um
reservatório de alimentação.
Outro objetivo da presente invenção é o de
fornecer uma transição de fluido suave e progressiva entre um tubo de entrada que entrega uma corrente de alimentação afluente e um tanque espessador/clarificador de sedimentação.
Além disso, é um objetivo da presente invenção eliminar acelerações de fluido localizadas que são observadas em reservatórios de alimentação de entrada tangencial convencionais.
Também é um objetivo da presente invenção reduzir as velocidades máximas de descarga de fluido. Esses e outros objetivos da presente invenção se tornarão aparentes a partir dos desenhos e descrição no presente documento. Embora se acredite que todos os objetivos da invenção sejam obtidos por pelo menos uma modalidade da invenção, Não há necessariamente qualquer modalidade da invenção que obtenha todos os objetivos da invenção.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
Um reservatório de alimentação para um espessador/clarificador compreende, de acordo com a presente invenção, um corpo de reservatório de alimentação, uma parede lateral, uma entrada de reservatório de alimentação e uma abertura de descarga. A parede lateral define uma superfície delimitadora de fluido mais radial na extremidade para uma corrente afluente e compreende uma ou mais porções de uma voluta, uma helicoide, um anel, uma curva composta, uma curva flexível ou uma espiral. Por exemplo, a superfície curva delimitadora de fluido pode incluir uma ou mais porções de uma espiral de transição, uma espiral clotóide (Euler) ou uma espiral aritmética (Arquimediana) sem limitações. Alternativamente, para produção mais fácil, a superfície curva delimitadora de fluido pode compreender uma superfície curva definida por uma pluralidade de arcos unidos que tem diferentes centros de arco e/ou radiais conforme será descrito a seguir no presente documento. Ainda mais alternativamente, a superfície curva delimitadora de fluido pode ser aproximada com uma pluralidade de superfícies de facetas planares unidas e que aproximam uma superfície curva (por exemplo, Espiral de Teodoro). O reservatório de alimentação pode compreender adicionalmente uma prateleira que se estende radialmente para dentro da dita parede lateral do corpo de reservatório de alimentação entre uma borda exterior e uma borda interior. Uma largura da prateleira geralmente diminui conforme a prateleira se estende circunferencialmente ao redor do corpo de reservatório de alimentação até a prateleira terminar em um ponto onde a borda exterior cruza com a borda interior. Ά prateleira pode se estender entre 0 e 360 graus ao redor do corpo de reservatório de alimentação e, em alguns casos, 90, 180 ou 270 graus ao redor do corpo de reservatório de alimentação. Em algumas modalidades, a prateleira pode se estender para além de 360 graus ao redor do corpo de reservatório de alimentação.
Em algumas modalidades, múltiplas prateleiras podem ser fornecidas, em que as prateleiras são espaçadas axialmente entre si em relação a um eixo geométrico central. As prateleiras podem se estender na mesma direção de rotação para suportar os fluxos na mesma direção ou as prateleiras podem se estender em direções de rotação opostas para suportar os fluxos em contrarrotação. As prateleiras podem se estender entre 0 e 360 graus ao redor do corpo de reservatório de alimentação e, em alguns casos, podem se estender aproximadamente 90, 180 ou 270 graus ao redor do corpo de reservatório de alimentação. Em alguns casos, as prateleiras podem se estender mais de 360 graus ao redor do corpo de reservatório de alimentação. Uma posição radial de uma parede lateral (com relação a um eixo geométrico central do reservatório de alimentação) pode mudar em relação constante ou não constante em relação a um ângulo de rotação ao redor do dito eixo geométrico central. Em algumas modalidades, rebordos de transbordo e/ou estruturas de controle de fluxo podem ser fornecidas para o reservatório de alimentação. Ademais, uma ou mais aberturas podem ser fornecidas em porções do corpo de reservatório de alimentação de forma a assistir com a diluição de alimentação entrante e uma ou mais portas de entrada e canais ou regadores podem ser fornecidos para introduzir material floculante para o reservatório de alimentação.
Um método para fornecer uma distribuição uniforme de descarga de um reservatório de alimentação dentro de um espessador/clarificador também é revelado. O método compreende, de acordo com a presente invenção, fornecer um reservatório de alimentação que tem um corpo de reservatório de alimentação, uma parede lateral, uma entrada de reservatório de alimentação e uma abertura de descarga, em que a parede lateral é curva e compreende uma ou mais porções de uma superfície voluta, uma superfície helicoidal, uma superfície enrolada, uma superfície em curva composta, uma superfície em curva flexível e/ou uma superfície em espiral. O método compreende adicionalmente fluir uma corrente afluente pela dita entrada de reservatório de alimentação e, em virtude do formato, da configuração e da disposição da dita parede lateral, reduzir o número de áreas de acelerações de fluido localizadas altas e velocidades de fluido localizadas altas dentro e ao redor da abertura de descarga do reservatório de alimentação.
Em algumas modalidades, um kit pode ser fornecido, em que o kit compreende, de acordo com a presente invenção, pelo menos uma parede lateral para substituir uma superfície delimitadora circular ou cilíndrica radialmente para fora de fluido de um reservatório de alimentação convencional, em que a parede lateral compreende pelo menos uma dentre uma superfície voluta, uma superfície helicoidal, uma superfície enrolada, uma superfície em curva composta, uma superfície em curva flexível ou uma superfície em espiral. O kit pode ser um kit de retroajuste de reservatório de alimentação para modificar um corpo de reservatório de alimentação convencional existente. As etapas de modificação podem compreender o corte e/ou desaparafusamento de porções de um corpo de reservatório de alimentação existente. As etapas de modificação também podem incluir anexar à parede lateral do kit para o reservatório de alimentação modificado, o que pode ser executado pelo uso de técnicas de soldagem e/ou aparafusamento.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A Figura 1 mostra uma vista secional vertical de uma unidade de espessador/clarificador em um sistema de sedimentação que compreende um reservatório de alimentação de acordo com algumas modalidades;
A Figura 2 mostra uma vista de plano de topo do tanque espessador/clarificador da Figura 1;
A Figura 3 mostra uma vista secional vertical parcial do tanque espessador/clarificador da Figura 2, feita na linha III-III na Figura 2;
A Figura 4 é uma vista de plano de topo detalhada do reservatório de alimentação das Figuras 1 a 3;
A Figura 5 é uma vista isométrica de topo do reservatório de alimentação das Figuras 1 a 4;
Ά Figura 6 é uma vista lateral do reservatório de alimentação das Figuras 1 a 5, feita ao longo da linha VIVI nas Figuras 4 e 5;
As Figuras 7a a 7d ilustram esquematicamente vistas frontais transversais de alguns exemplos não limitantes de entradas de reservatório de alimentação de acordo com algumas modalidades;
A Figura 8 mostra um reservatório de alimentação similar ao mostrado nas Figuras 1 a 6 que compreende adicionalmente uma ou mais estruturas modificadoras de fluxo tais como palhetas ou defletores;
A Figura 9 é uma vista de plano de topo do reservatório de alimentação mostrado na Figura 8;
A Figura 10 é uma vista em plano do fundo do reservatório de alimentação das Figuras 1 a 6 que mostra velocidades de descarga vertical esperadas;
A Figura 11 é uma vista isométrica do fundo do reservatório de alimentação mostrado nas Figuras 1 a 6 que mostra vetores de velocidade de descarga esperados de acordo com modelagem de dinâmica de fluido computacional (CFD) ;
A Figura 12 mostra uma vista de plano de topo de uma unidade de espessador/clarificador que compreende um reservatório de alimentação de voluta tipo Fitch de acordo com algumas modalidades, em que as estruturas periféricas de voluta se estendem 360 graus ao redor do reservatório de alimentação;
A Figura 13 mostra uma vista secional vertical parcial da unidade de espessador/clarificador da Figura 12 feita na linha XIII-XIII na Figura 12;
A Figura 14 ilustra esquematicamente uma vista de plano de topo de um Reservatório de alimentação do tipo Fitch de acordo com algumas modalidades, em que duas estruturas volutas opostas se estendem, cada uma, aproximadamente 450 graus ao redor do reservatório de alimentação de uma maneira justaposta em contrarrotação;
A Figura 15 mostra uma vista lateral de um reservatório de alimentação de acordo com algumas modalidades que compreende duas estruturas volutas periféricas em contrarrotação que se estendem, cada uma, 360 graus ao redor do reservatório de alimentação;
A Figura 16 mostra uma vista isométrica de topo de um reservatório de alimentação de autodiluição de acordo com algumas modalidades, sendo que o reservatório de alimentação compreende pelo menos uma porta de alimentação de floculante, canal ou regador entre duas estruturas volutas em contrarrotação que se estendem 360 graus ao redor do reservatório de alimentação;
A Figura 17 mostra uma vista de elevação de plano de topo de um reservatório de alimentação de autodiluição convencional que compreende perímetros cilíndricos em contrarrotação que se estendem 180 graus ao redor do reservatório de alimentação;
A Figura 18 mostra uma vista de elevação de plano de topo de um reservatório de alimentação de autodiluição de acordo com algumas modalidades que compreende estruturas volutas periféricas em contrarrotação que se estendem 180 graus ao redor do reservatório de alimentação;
A Figura 19a ilustra esquematicamente um perfil de elevação de plano de topo de um reservatório de alimentação de acordo com algumas modalidades que compreende uma superfície de parede lateral periférica definida por uma porção de uma espiral Arquimediana (isto é, aritmética);
A Fiqura 19b ilustra esquematicamente um perfil de elevação de plano de topo de um reservatório de alimentação de acordo com algumas modalidades que compreende uma superfície de parede lateral periférica definida por uma porção de uma espiral de Cornu (isto é, Euler, clotóide);
A Fiqura 19c ilustra esquematicamente um perfil de elevação de plano de topo de um reservatório de alimentação de acordo com algumas modalidades que compreende superfícies de parede lateral periféricas definidas por porções de uma espiral de Fermat;
A Figura 19d ilustra esquematicamente um perfil
de elevação de plano de topo de um reservatório de
alimentação de acordo com alguma s modalidades que
compreende i jma superfície de parede lateral periférica
definida por uma porção de uma espiral hiperbólica;
A Figura 19e ilustra esquematicamente um pe rf il
de elevação de plano de topo de um reservatório de
alimentação de acordo com algumas modalidades que compreende uma superfície de parede lateral periférica
definida por uma porção de uma espiral de lituus;
A Figura 19f ilustra esquematicamente um perfil
de elevação de plano de topo de um reservatório de
alimentação de acordo com algumas modalidades que
compreende uma superfície de parede lateral periférica
definida por uma porção de uma espiral logarítmica;
A Figura 19g ilustra esquematicamente um pe rf il
de elevação de plano de topo de um reservatório de
alimentação de acordo com algumas modalidades que
compreende i ama superfície de parede lateral periférica
definida por uma porção de uma Espiral de Teodoro;
As Figuras 20 a 21 mostram uma unidade de espessador/clarificador de sedimentação que incorpora um reservatório de alimentação cilíndrico alimentado tangencialmente convencional de acordo com algumas modalidades;
As Figuras 22a a 22d mostram análise CFD realizada no reservatório de alimentação cilíndrico alimentado tangencialmente convencional das Figuras 20 a 21;
As Figuras 23a e 23b mostram análise CFD realizada em um reservatório de alimentação cilíndrico alimentado tangencialmente convencional que compreende uma corda;
A Figura 24 mostra fluxo de fluido em um reservatório de alimentação de acordo com algumas modalidades, particularmente que mostra eliminação de velocidades de fluido e acelerações altas localizadas;
A Figura 25 ilustra um reservatório de alimentação de acordo com algumas modalidades que incorpora uma parede lateral definida por uma curva composta definida por uma pluralidade de segmentos de arco dispostos em série;
As Figuras 26 e 27 mostram fotos com passagem de tempo de testes de corante em escala decrescente realizadas a uma taxa de fluxo de, aproximadamente, 0,04 metros cúbicos por hora (m3/h);
As Figuras 28 e 29 mostram fotos com passagem de tempo de testes de corante em escala decrescente realizadas a uma taxa de fluxo de, aproximadamente, 0,09 metros cúbicos por hora (m3/h);
As Figuras 30 e 31 mostram reservatórios de alimentação alternativos que compreendem paredes laterais estendidas que têm pontos de interseção variados; e
A Figura 32 mostra uma modalidade que tem uma
única estrutura de controle de fluxo e nenhum rebordo de
transbordo.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
Conforme ilustrado nas Figuras 1 e 2, um
espessador/clarificador que compreende um tanque de
sedimentação de operação continua 20 em que uma estrutura de raspagem de lodo 10 é suportada para rotação sobre uma coluna central 11 ou de um acionador de ponte (não mostrado). Um mecanismo de acionamento 12 de qualquer construção conhecida adequada que é montado em cima da coluna ou de uma ponte fornece o torque de acionamento para a estrutura de raspagem 10. Nesta modalidade em particular, a coluna 11 também suporta a extremidade interior de uma ponte de acesso 13 enquanto alguns mecanismos espessadores são montados na ponte.
A estrutura de raspagem 10 compreende uma porção ou compartimento de compartimento vertical central 14 que circunda a coluna e braços de raspagem de construção semelhante a uma viga que se estende rigidamente a partir do compartimento. A estrutura de raspagem 10 tem um par de braços de raspagem longos 15 e 16 opostos entre si e, se necessário, um par de braços de raspagem curtos 17 e 18 dispostos em ângulos retos aos mesmos, sendo que todos os braços têm lâminas de transporte ou impelentes de lodo 1 fixadas ao lado inferior das mesmas.
A estrutura de raspagem 10 opera no tanque de sedimentação 20 para o qual uma suspensão, polpa ou pasta aquosa de alimentação de afluente 60 é suprida pelo tubo de alimentação ou conduto alimentador 21. O conduto 21 é unido ao reservatório de alimentação 40 através de uma entrada 41. O reservatório de alimentação 40 compreende uma parede lateral 42 que tem uma ou mais superfícies periféricas curvas e não cilíndricas. As superfícies periféricas curvas e não cilíndricas podem se estender entre 0 e 720 graus de rotação angular ao redor do reservatório de alimentação 40, mas podem se estender para além de 720 graus de rotação angular ao redor do reservatório de alimentação 40.
Preferencialmente, as superficies periféricas curvas e não cilíndricas se estendem entre 180 e 540 graus ao redor do reservatório de alimentação 40 e, mais preferencialmente, se estendem aproximadamente 360 graus ao redor do reservatório de alimentação 40. Em algumas modalidades preferidas, as superfícies periféricas curvas e não cilíndricas podem se estender, aproximadamente, 90, 180 ou 270 graus ao redor do reservatório de alimentação 40. As superfícies periféricas curvas e não cilíndricas podem incluir, por exemplo, porções de um anel extrusado, as porções interiores da parede lateral 42 definem superfícies delimitadoras de fluido radialmente mais externas que são confiquradas para guiar uma corrente afluente 60 que entra no reservatório de alimentação 40 a uma maior distância radial que quando uma corrente efluente 70 descarrega do
reservatório de alimentação 40. Em outras palavras, uma
distância entre a parede lateral 42 e 0 cent ro da abertura
de descarga 48 geralmente muda conforme uma função do
ângulo polar em relação a um eixo geométrico central 53 do
reservatório de alimentação 40. Conforme mostrado, uma
superfície de fluxo periférica mais externa (definida por uma superfície interna da parede lateral 42) pode ser localizada a uma distância Ri do eixo geométrico central 53 do reservatório de alimentação adjacente à entrada de reservatório de alimentação 41. Entretanto, a uma distância circunferencial adicional da entrada de reservatório de alimentação 41, uma superfície de fluxo periférica mais externa pode ser localizada a uma distância menor R2 do eixo geométrico central 53 do reservatório de alimentação, onde R] é maior que R2.
Onde descritos no presente documento, os termos tais como curva, não circular, não cilíndrico e voluta podem incluir, sem limitação, superficies que contém uma ou mais superficies volutas, superficies helicoidais, superficies enroladas, superficies espiraladas, superficies aneladas, superficies em curva compostas, superficies em curva flexíveis, superfícies paramétricas e/ou superfícies em espiral. Por exemplo, as superfícies em espiral podem incluir uma ou mais porções de uma espiral de transição, uma espiral clotóide (Euler), uma espiral logarítmica, uma espiral de Fermat, uma espiral hiperbólica ou uma espiral aritmética (Arquimediana) sem limitação. Para facilidade de produção, superfície curvas não cilíndricas descritas no presente documento podem ser aproximadas com uma ou mais superfícies em curva compostas definidas por uma pluralidade de arcos unidos que tem diferentes centros de arco e/ou radiais conforme será descrito adiante no presente documento. Ainda mais alternativamente para facilidade de produção, as superfícies curvas não cilíndricas descritas no presente documento podem ser aproximadas com uma pluralidade de facetas planas ou não planares unidas para aproximar uma superfície curva (por exemplo, Espiral de Teodoro) conforme será descrito adiante no presente documento. Deve ser notado que mudanças na distância da parede lateral 42 do centro do reservatório de alimentação 40 podem ser constantes ou não constantes em relação a mudanças no ângulo Θ e que o formato transversal da parede lateral 42 pode ser reto (conforme mostrado), curvo, escalonado, arredondado ou ondulado sem limitação. Embora não mostrado, o formato transversal da parede lateral 42 também pode mudar conforme a parede lateral 42 progride ao redor do reservatório de alimentação.
O reservatório de alimentação 40 e suas paredes laterais 42 geralmente circundam a porção de extremidade superior da estrutura de raspagem 10 e são suportados pela coluna 11. O tanque 20 pode ser de construção comum, compreendendo um fundo 24 de inclinação cônica invertida rasa e formado com uma fossa anelar 25 ao redor da coluna para a qual sólidos sedimentados ou lodo são transportados pela estrutura de raspagem 10. As lâminas raspadoras 26, unitárias com a estrutura de raspagem 10 e que conformam substancialmente ao perfil de fossa 25, movem o lodo coletado para um ponto de entrega a partir da fossa 25 por meio de um tubo de descarga 27.
O conduto alimentador 21 é conectado geralmente a um montante de reservatório de alimentação 40, embora o conduto alimentador 21 pudesse simplesmente se estender para o sobre o reservatório de alimentação 40 para entregar uma corrente de pasta aquosa 60 para o mesmo.
A corrente de pasta aquosa 60 pode incluir floculante e/ou diluente introduzido através de uma ou mais portas de entrada 4 6 que se comunicam com o conduto alimentador 21 e/ou o corpo do reservatório de alimentação 40. Em algumas modalidades, o reservatório de alimentação 40 compreende uma prateleira em formato espiral 49 (Figura 2) presa por uma borda exterior 45 e uma borda interior 52. O reservatório de alimentação 40 também pode compreender um rebordo de transbordo opcional 44 entre a dita borda interior 52 da prateleira 49 e a borda 47 de uma abertura de descarga localizada centralmente 48. O rebordo de transbordo 44 pode ser plano, inclinado, escalonado, arredondado ou frustocônico conforme mostrado. A borda exterior 45 é continua com uma parede lateral não cilíndrica 42 e geralmente define uma interseção entre a parede lateral 42 e a prateleira 49. A borda exterior 45 pode ser um canto agudo, um canto arredondado 45a ou um canto chanfrado 45b conforme exemplificado na Figura 6. Conforme mostrado, a parede lateral não cilíndrica 42 compreende uma superfície voluta, uma superfície em espiral, uma superfície helicoidal, uma superfície anelada, uma superfície em curva composta, uma superfície em curva flexível ou semelhantes. 0 conduto alimentador 21 é conectado ao reservatório de alimentação 40 através de uma entrada de reservatório de alimentação 41 que é configurada para direcionar e guiar uma corrente afluente 60 ao longo da trajetória de fluxo não cilíndrica fornecida pela parede lateral 42. A corrente 60 pode ter um delimitador interno substancialmente circular localizado geralmente acima de uma borda interior 47, por exemplo, criada por uma superfície externa da coluna 11. Na modalidade em particular mostrada, as delimitações interna 47 e externa 45 se estendem de forma geralmente paralela para a trajetória da corrente de pasta aquosa 60, embora elas possam não ser paralelas em algumas modalidades. A parede lateral 42 pode cruzar com uma porção da entrada de reservatório de alimentação 41 em um ponto de interseção 43.
A entrada de reservatório de alimentação 41 e a parede lateral 42 formam um canal de fluxo para corrente afluente de pasta aquosa 60, sendo que o canal de fluxo tem uma área transversal variável que diminui circunferencialmente ao redor do reservatório de alimentação 40 para fornecer uma vazão uniforme de alimentação perifericamente ao redor do reservatório de alimentação 40. A vazão uniforme de alimentação controla gradientes de velocidade e taxas de cisalhamento, protege agregados floculados que cuidadosamente produziram um montante e normaliza condições de sedimentação dentro do espessador/clarificador. O formato único do reservatório de alimentação 40 também otimiza a alimentação do tanque 20 pela redução das acelerações e não uniformidades de fluxo. Ademais, as geometrias não cilíndricas da parede lateral 42 habilitam o reservatório de alimentação 40 para operar consistentemente e eficientemente sob uma ampla variedade de condições de fluxo, propriedades de material de pasta aquosa e tamanhos de reservatório de alimentação.
Conforme revelado nas Figuras 3 a 6, um reservatório de alimentação 40 para um espessador/clarificador pode ser mais largo em um primeiro lado do que em um segundo lado oposto. Por exemplo, o reservatório de alimentação pode ser assimétrico, tendo um primeiro raio de quadrante RP2 que é maior que um terceiro raio de quadrante RP4. As regiões centrais do reservatório de alimentação podem ser simétricas e menores no diâmetro que outras porções do reservatório de alimentação. As regiões centrais do reservatório de alimentação 40 podem compreender um passo cilíndrico adjacente à borda interior 52 ou a um rebordo de transbordo opcional 44. A porção de borda 52 e/ou rebordo de transbordo 44 pode servir como uma abertura para controlar descarga. A prateleira em espiral 49 pode ser geralmente planar conforme mostrado ou pode ser torcida ao longo de sua trajetória. Ademais, embora não mostrado, a prateleira em espiral 49 pode se estender helicoidalmente para baixo ao redor do reservatório de alimentação tal que porções da prateleira 49 são deslocadas axialmente entre si em relação a um eixo geométrico central 53 do reservatório de alimentação.
Se referindo agora à Figura 4, a borda interior 4 7 do rebordo de transbordo 4 4 que forma uma abertura 4 8 pode ser fornecida com um raio geralmente constante RSi e o perímetro exterior do rebordo de transbordo 44 que cruza com a porção de corpo cilíndrico 52 pode ter um raio geralmente constante Rs0. A pasta aquosa entrante 60 passa pela entrada 41 tendo inicialmente uma distância radial máxima RP1 do eixo geométrico central 53 do reservatório de alimentação 40. Conforme a corrente de pasta aquosa 60 progride ao redor do reservatório de alimentação 40 e mistura com líquido clarificado nas regiões superiores do tanque de sedimentação 20, sua distância radial do eixo geométrico central 53 do reservatório de alimentação 40 diminui gradualmente para as distâncias radiais RP2, Rp3, θ Rp4 até a corrente 60 aproximar 360 graus de rotação angular em um ponto de interseção 43 onde a distância radial RPS da corrente 60 se iguala aproximadamente ao perímetro exterior Rs0 do rebordo de transbordo 44.
Conforme mostrado nas Figuras 5 e 6, uma cobertura opcional 50 pode ser fornecida para o reservatório de alimentação 40. Durante a operação, a corrente de pasta aquosa entrante 60 serpeia ao redor de porções interiores do reservatório de alimentação e mistura com o líquido clarificado conforme faz uma espiral ao redor da parede lateral 42. Uma vez que a energia do fluido no reservatório de alimentação 40 dissipa, a descarga 70 sai uniformemente do reservatório de alimentação ao longo da borda 47 da abertura 48 e entra no tanque de sedimentação 20. Em mais porções centrais do reservatório de alimentação, o fluxo 80 pode compreender componentes neutros ou levemente verticais que ajudam a misturar fluido do tanque 20 com a alimentação 60. Conforme mencionado anteriormente, as porções de borda exterior 45 formadas entre a parede lateral 42 e a prateleira em espiral 49 podem ser arredondadas 45a ou chanfradas 45b de forma a evitar estagnação e acumulação de floculante/pasta aquosa nos cantos. O rebordo de transbordo opcional 44 pode ser inclinado por um ângulo α entre 0 e 90 graus, inclusive, em alguns casos, conforme mostrado na Figura 6, o ângulo de inclinação α do rebordo de transbordo 44 pode ser, aproximadamente, de 15 a 60 graus, por exemplo, 30 graus.
As Figuras 7a a 7c ilustram alguns exemplos não limitantes de perfis transversais para uma entrada de reservatório de alimentação 41', 41'', 41''' e 41'''' de acordo com algumas modalidades. Na Figura 7a, um formato de entrada de quatro lados é fornecido que tem uma seção transversal quadrada tubular com uma parede inferior 49', duas paredes laterais 42', uma parede superior 50' e porções de canto 45' interpostas entre ambas. Na Figura 7b, um formato de entrada de três lados é fornecido que tem uma seção transversal que inclui uma parede inferior 49, duas paredes laterais 42 e porções de canto 45 interpostas entre ambas. Na Figura 7c, um formato transversal de entrada redondo (por exemplo, circular ou oval) é fornecido que inclui uma porção de parede inferior 49''' e uma parede lateral 42''' que tem superficies internas suaves 45'''. Na Figura 7d, um formato de entrada em formato de U é fornecido que inclui uma parede inferior 49'''' e duas paredes laterais 42''''.
As Figuras 8 e 9 mostram um reservatóriode alimentação 140 de acordo com outras modalidades.0 reservatório de alimentação 40 mostrado é similarao mostrado nas Figuras 1 a 6; entretanto, ele compreende adicionalmente a adição de uma ou mais estruturasde controle de fluxo 172. As estruturas de controle de fluxo 172 podem ser colocadas dentro do reservatório de alimentação em qualquer número, geometria ou localização em particular para personalizar o fluxo para diferentes circunstâncias. As estruturas de controle de fluxo 172 podem ser permanentemente fixadas às porções do reservatório de alimentação ou elas podem ser anexadas de forma removível a porções do reservatório de alimentação. Ademais, as estruturas de controle de fluxo 172 podem ser mantidas estacionárias em relação às outras porções do reservatório de alimentação (por exemplo, soldadas ou aparafusadas às mesmas) ou podem ser permitidas a pivotar ou girar em relação ao reservatório de alimentação de acordo com algumas modalidades. Na modalidade em particular mostrada, as estruturas de controle de fluxo 172 são fornecidas em uma prateleira em espiral 149, embora elas também possam ser colocadas nas ou adjacentes às porções de parede lateral 142, porção de borda 152 ou rebordo de transbordo 144. As estruturas de controle de fluxo 172 podem servir para ajudar a dissipar energia da alimentação de pasta aquosa entrante 160 e/ou direcionar fluxo centrífugo a porções centrais do reservatório de alimentação 140. As estruturas de controle de fluxo 172 podem compreender, por exemplo, uma ou mais aletas, palhetas, estatores, rotores, lâminas de rotor, rodas com pás de giro livre, lâminas retas, lâminas curvadas, nervuras, canais, defletores, telas, painéis conformados, ou semelhantes. Uma modalidade em particular de um reservatório de alimentação 1940 mostrado na Figura 33 compreende uma parede lateral voluta 1942, uma prateleira planar ou cônica 149 e uma única estrutura de controle de fluxo 1972 que se estende de uma entrada de reservatório de alimentação 1941 para uma porção mais interna da prateleira 1949.
Se referindo agora à Figura 10, o reservatório de alimentação 40 mostrado nas Figuras 1 a 6 fornece uma distribuição bem uniforme de descarga 70. Uma grande banda anelar 104 de mistura que é mais adjacente à borda interior 47 compreende uma velocidade de saída vertical para baixo de, aproximadamente, 0,5 a 1,0 m/s. A banda anelar 106 da mistura compreende uma velocidade de saída vertical para baixo mais neutra de, aproximadamente, 0 a 0,5 m/s. Uma região central grande 108 da mistura compreende uma velocidade de saída vertical neutra a levemente para cima de, aproximadamente, 0 a 0,5 m/s. Um versado na técnica irá apreciar que a Figura 10 sugere uma distribuição concentricamente equilibrada uniforme de descarga 70 e não exibe as maiores velocidades verticais para baixo localizadas la 1,5 m/s exibidas pelos reservatórios de alimentação convencionais mostradas nas Figuras 22a e 23a. A Figura 11 complementa a Figura 10 ao mostrar vetores de velocidade de saida 110 na abertura de descarga 148 do reservatório de alimentação 140. Conforme mostrado, as magnitudes da velocidade vertical da região de fluxo 100 são uniformes, o que reduz, portanto, áreas de perturbação concentrada dentro do tanque 20 e melhora a eficiência geral do espessador/clarificador. A Figura 24 sugere adicionalmente velocidades de fluxo máximas reduzidas e uma distribuição de fluxo mais uniforme.
A Figura 12 ilustra uma modalidade que compreende pelo menos uma estrutura de entrada não cilíndrica 241 a qual se estende de uma maneira horária e pelo menos uma estrutura de entrada não cilíndrica 241b que se estende de uma maneira anti-horária. O reservatório de alimentação 40 pode ser fornecido em uma configuração do tipo Fitch. Uma suspensão, polpa ou pasta aquosa de alimentação 260 é suprida pelo tubo de alimentação ou conduto alimentador 221 que separa em duas seções de conduto alimentador 221a, 221b. As seções de conduto alimentador 221a e 221b terminam em entradas de reservatório de alimentação 241a e 241b em lados opostos do reservatório de alimentação. Cada entrada 241a, 241b compreende paredes laterais 242a, 242b que tem uma ou mais superfícies periféricas curvas e não cilíndricas. As superfícies periféricas curvas e não cilíndricas podem se estender entre 0 e 720 graus ao redor do reservatório de alimentação, mas preferencialmente se estendem entre 180 e 540 graus ao redor do reservatório de alimentação e, mais preferencialmente, se estendem aproximadamente 360 graus ao redor do reservatório de alimentação conforme mostrado. Em algumas modalidades, as superficies periféricas curvas e não cilíndricas podem se estender, aproximadamente, 90, 180 ou 270 graus ao redor do reservatório de alimentação 40. As superfícies periféricas curvas não cilíndricas podem compreender porções de um anel extrusado. As paredes laterais 242a, 242b são geralmente fornecidas próximas a porções radialmente mais externas do corpo de reservatório de alimentação tal que afluentes de corrente 260a, 260b entram no reservatório de alimentação 240 a maiores distâncias radiais (RA, RD) do que quando saem do reservatório de alimentação. A distância entre as paredes laterais 242a, 242b e o centro do reservatório de alimentação 240 muda conforme uma função do ângulo polar em relação ao eixo geométrico central 253 do reservatório de alimentação 240, Em outras palavras, o fluido periférico mais externo, as superfícies delimitadoras (definidas por superfícies internas de paredes laterais 242a, 242b) podem ser localizados a uma distância RD do eixo geométrico central 253 do reservatório de alimentação adjacente às entradas de reservatório de alimentação 241a, 241 b, onde as ditas superfícies podem ser localizadas a uma distância RE do eixo geométrico central 253 do reservatório de alimentação mais longe da entrada 241 onde RD é maior que Re. Deve ser notado que mudanças na distância (por exemplo, Ra-Rf) das paredes laterais 242a, 242b do centro do reservatório de alimentação 240 podem ser constantes ou não constantes em relação a mudanças no ângulo Φ medido em relação ao eixo geométrico central 253. Também deve ser notado que uma entrada de reservatório de alimentação 241b pode ser posicionada axialmente mais baixa que outra entrada de reservatório de alimentação 241a e, portanto, a entrada mais baixa de reservatório de alimentação 241b pode compreender uma estrutura de painel superior 250b para fechar a estrutura de reservatório de alimentação 40.
Condutos alimentadores 221a, 221b são geralmente conectados a um montante de reservatório de alimentação 240 embora os condutos alimentadores possam simplesmente se estender para ou sobre o reservatório de alimentação 240 para entregar correntes de pasta aquosa 260a, 260b para o mesmo. As correntes de pasta aquosa podem incluir floculante e ou diluente introduzido através de uma ou mais portas de entrada (não mostrado). As portas de entrada podem ser comunicar com entradas de reservatório de alimentação 241a, 241b, paredes laterais 242a, 242b ou condutos alimentadores 221a, 221b. O reservatório de alimentação 240 inclui uma prateleira em formato espiral 249 que tem uma borda interior 247 que define uma abertura de descarga 248 e bordas exteriores 245a, 245b que são contínuas com paredes laterais não cilíndricas 242a, 242b do reservatório de alimentação 240. As bordas exteriores 245a, 245b podem formar cantos agudos, arredondado cantos (45a) ou cantos chanfrados (45b) conforme exemplificado na Figura 6. Conforme mostrado, as paredes laterais 242a, 242b tem superfícies de fluxo que compreendem um formato de voluta, espiral, helicoidal, anelado, em curva composta ou em curva flexível. Os condutos alimentadores 221a, 221b são conectados ao reservatório de alimentação 240 através de entradas de reservatório de alimentação 241a, 241b de forma a entregar correntes de pasta aquosa 260a, 260b ao longo das trajetórias curvas dentro do corpo do reservatório de alimentação. As bordas internas 247 e externas 245a, 245b podem se estender geralmente em paralelo entre si e às trajetórias de fluxo das correntes de pasta aquosa 260a, 260b conforme mostrado. As paredes laterais 242a, 242b podem cruzar com entradas de reservatório de alimentação 241a, 241b em pontos de interseção 243a, 243b. Em algumas modalidades, as entradas 241a, 241b podem ser alinhadas de forma a serem paralelas entre si conforme mostrado ou as entradas 241a, 241b podem entrar no reservatório de alimentação 240 de uma maneira não paralela.
Cada uma das entradas de reservatório de alimentação 241a, 241b forma canais de fluxo para correntes de pasta aquosa 260a, 260b. Os canais de fluxo têm áreas transversais variáveis que diminuem circunferencialmente ao redor do reservatório de alimentação 240 e fornecem vazões de alimentação perifericamente uniformes ao redor da circunferência do reservatório de alimentação 240. As vazões de alimentação uniformes controlam gradientes de velocidade e taxas de cisalhamento, protegem os agregados floculados e que cuidadosamente produziram um montante e normalizam condições de sedimentação dentro do espessador/clarificador pela distribuição otimizada da alimentação por todo seu volume. O formato único das paredes laterais 242a, 242b otimiza a alimentação do tanque de sedimentação 20 pela eliminação de acelerações de fluxo localizadas e não uniformidades. Ademais, as geometrias periféricas das entradas 241a, 241b habilitam o reservatório de alimentação 240 a operar consistentemente e eficientemente sob uma ampla variedade de condições de fluxo, propriedades de material de pasta aquosa e tamanhos de reservatório de alimentação. Embora as entradas de reservatório de alimentação 241a, 241b sejam mostradas com tamanho e formato similares, deve ser entendido que as entradas 241a, 241b podem ter formato ou tamanho diferentes de forma a lidar com diferentes taxas de fluxo ou diferentes materiais de alimentação que entram no mesmo reservatório de alimentação 240. Uma região central do reservatório de alimentação pode ser simétrica ou ter diâmetro menor que as porções não cilíndricas da mesma. Embora não mostrado nas Figuras 12 e 13, porções centrais inferiores do reservatório de alimentação 240 podem compreender um passo cilíndrico ou um rebordo de transbordo 44 conforme mostrado na Figura 4.
Deve ser percebido que embora duas estruturas de entrada de reservatório de alimentação 241a, 241b sejam mostradas para se estender de uma maneira em contrarrotação, qualquer número de entradas de reservatório de alimentação 241a, 24 b pode ser fornecido e entradas 241a, 241b podem, alternativamente, se estender para suportar os fluxos na mesma direção de rotação (por exemplo, Figura lc) . Em tais casos, uma entrada de reservatório de alimentação pode ser espaçada de outras entradas de reservatório de alimentação ao longo de um perímetro do reservatório de alimentação. Por exemplo, três entradas de reservatório de alimentação podem ser fornecidas ao redor de um reservatório de alimentação, em que cada entrada direciona uma corrente afluente no reservatório de alimentação na mesma direção de rotação. As entradas podem ser espaçadas igualmente ao redor do reservatório de alimentação (por exemplo, 120 graus de separação) ou as entradas podem ser espaçadas de forma desigual ao redor do reservatório de alimentação (por exemplo, 30, 90, 240 graus de separação, respectivamente). Conforme mostrado na Figura 19c, duas entradas 1241a, 1241b podem ser espaçadas por 180 graus de separação. As entradas 241a, 241b podem ser verticalmente deslocadas entre si ao longo de um eixo geométrico de reservatório de alimentação central 253.
Conforme revelado na Figura 13, o reservatório de alimentação 240 mostrado na Figura 12 pode ser mais largo em um primeiro lado que em um segundo lado oposto. Por exemplo, o reservatório de alimentação 240 pode ser assimétrico, ter um primeiro raio de quadrante (RB) que é maior que um terceiro raio de quadrante (RE) . Também é mostrada na Figura 13 uma corrente afluente 260b que flui no sentido anti-horário 260b' ao redor do reservatório de alimentação 240 enquanto outra corrente afluente 260a flui no sentido horário 260a' ao redor do reservatório de alimentação 240 em relação a um eixo geométrico central 253.
A Figura 14 ilustra esquematicamente uma vista de plano de topo de um reservatório de alimentação do tipo Fitch 340 de acordo com algumas modalidades em que duas ou mais estruturas de entrada opostas 341a, 341b compreendem paredes laterais curvas 342a, 342b que se estendem 450 graus ao redor do reservatório de alimentação 340. As paredes laterais 342a, 342b podem compreender uma porção de uma espiral tal como uma espiral Arquimediana conforme mostrado e podem se entrelaçar para suportar os fluxos em contrarrotação.
O reservatório de alimentação 340 pode incluir um rebordo de transbordo frustocônico 344 que tem uma borda interior 347 que define uma abertura de descarga 348. Na modalidade mostrada, a borda interior 347 é mostrada como sendo circular para emersão controlada de descarga 370. Cada estrutura de entrada 341a, 341b compreende uma prateleira em formato espiral 349a, 349b que se transpõe radialmente para dentro de sua respectiva parede lateral 345a, 345b para uma borda interior 352a, 352b que é preferencialmente circular. As prateleiras 349a, 349b podem ser espaçados verticalmente ao longo de um eixo geométrico de reservatório de alimentação central e uma ou mais estruturas de entrada 341a podem compreender uma superfície superior 350a para fechar o reservatório de alimentação. Afluentes de corrente em contrarrotação 360a, 360b se encontram em uma zona de turbulência dentro do reservatório de alimentação 340 adjacente as bordas interiores 352a, 352b. A zona de turbulência é balanceada pelo fornecimento das superfícies curvas não cilíndricas às estruturas de entrada 341a, 341 b.
Se referindo agora à Figura 15, um reservatório de alimentação 440 é fornecido para transferir pasta aquosa de alimentação 460a, 460b dos condutos alimentadores 421a, 421b para um tanque de sedimentação 20 (de uma maneira em contrarrotação similar a das modalidades mostradas nas Figuras 13 e 14). 0 reservatório de alimentação compreende paredes laterais 442a, 442b que têm superfícies volutas, helicoidais, em anel, em espiral, em curva composta ou curva flexível. O reservatório de alimentação 440 pode compreender adicionalmente uma ou mais portas de entrada 446 para introduzir o floculante ou diluentes no reservatório de alimentação 440 para misturar com correntes de pasta aquosa em contrarrotação 460a, 460b conforme é feito pelos sistemas de reservatório de alimentação DYNAFLOC® pela FLSmidth, Inc. Um pequeno canal de floculante pode ser posicionado axialmente entre prateleiras em espiral 449a, 449b dentro do reservatório de alimentação 440 próximo à zona de turbulência e bordas interiores circulares 447a, 447b das prateleiras em espiral 449a, 449b. A mistura que sai 470 deixa o reservatório de alimentação 440 com uma distribuição de velocidade de fluido uniforme.
A Figura 17 mostra um reservatório de alimentação de diluição múltipla convencional 940 tal como um encontrado em um sistema de diluição DYNACHARGED (TM) por FLSmidth, Inc. O reservatório de alimentação 940 compreende geralmente um perímetro externo cilíndrico circular definido pelas paredes laterais 942a, 942b que formam porções de duas entradas 941a, 941b. As entradas 941a, 941b são posicionadas em lados opostos do reservatório de alimentação 940 e são alimentados por dois condutos alimentadores 921a, 921b que se dividem de um conduto principal 921. As afluentes de corrente de alimentação 960a, 960b entram no reservatório de alimentação 940 e fluem de uma maneira em contrarrotação dentro de canais deslocados axialmente. Os canais são definidos por paredes laterais 942a, 942b e uma ou mais prateleiras 949a, 949b, sendo que cada prateleira se estende a partir das paredes laterais 942a, 942b para uma borda interior 952a, 952b.
Conforme as correntes de alimentação 960a, 960b mesclam dentro do reservatório de alimentação 940 e se misturam em uma zona turbulenta adjacente às bordas anelares 952a, 952b, o floculante é introduzido no reservatório de alimentação 940 através de uma ou mais portas de entrada 992a, 992b. O fluido misturado perde energia e sai não uniformemente do reservatório de alimentação 940 pela abertura de descarga 948. Um rebordo de transbordo inferior 94 4 que tem uma borda de diâmetro menor 947 que as bordas interiores 952a, 952b das prateleiras 949a, 949b pode ser fornecido de acordo com algumas modalidades. Ademais, uma superfície de tampa 950 pode ser anexada a porções superiores do reservatório de alimentação 940 através de montagens 980. As Aberturas direcionais 972a, 972b podem ser fornecidas ao longo dos ditos canais de forma que fluido diluente puro localizado em porções superiores do tanque de sedimentação 20 possam entrar no reservatório de alimentação 940 (através de transferência de momento ou edução) e misturar com correntes de alimentação afluentes 960a, 960b conforme elas se movem dentro do reservatório de alimentação.
As Figuras 16 e 18 mostram reservatórios de alimentação de diluição 540, 640 que incorporam estruturas de entrada volutas de 360 graus e estruturas de entrada volutas de 180 graus respectivamente.
Com referência à Figura 16, o reservatório de alimentação 540 compreende paredes laterais curvas 542a, 542b que formam porções de entradas 541a, 541b. As paredes laterais 542a, 542b são não cilíndricas e compreendem volutas, espirais, helicoidais, aneladas, curvas flexíveis ou superficies em curva compostas. As paredes laterais 542a, 542b fornecem superfícies delimitadoras de fluido periférico mais externas que criam distribuições de fluxo uniformes 570 dentro do reservatório de alimentação e ao redor da abertura de descarga 548. As paredes laterais curvas 542a, 542b se estendem aproximadamente 360 graus ao redor do reservatório de alimentação 540. Uma ou mais aberturas direcionais 572a, 572b podem ser fornecidas dentro de paredes laterais 542a, 542b de forma que fluido diluente puro localizado em porções superiores do tanque de sedimentação 20 possam entrar no reservatório de alimentação 540 (por exemplo, através de transferência de momento ou edução) e misturar com correntes de alimentação afluentes 560a, 560b conforme elas se movem dentro do reservatório de alimentação 540. As entradas 541a, 543b podem ser posicionadas em lados opostos do reservatório de alimentação 540 conforme mostrado e podem ser alimentadas por dois condutos alimentadores 521a, 521b que se dividem de um conduto principal 521. As correntes de alimentação afluentes 560a, 560b entram no reservatório de alimentação 540 em porções radialmente mais externas das entradas 541a, 541b e fluem de uma maneira em contrarrotação dentro de canais circunferenciais axialmente deslocados.
Os canais são definidos por paredes laterais 542a, 542b e uma ou mais prateleiras 549a, 549b que se estendem cada uma das ditas paredes laterais 542a, 542b para uma borda interior anelar 552a, 552b. A largura de cada prateleira 549a, 549b é inicialmente maior onde a pasta aquosa entrante 560a, 560b entra no reservatório de alimentação 540, mas gradualmente se torna menor conforme as prateleiras se estendem ao redor do reservatório de alimentação. Por exemplo, as correntes de alimentação 560a, 560b mesclam dentro do reservatório de alimentação 540 e se misturam, prateleiras 549a, 549b diminuem em largura, em que wi> w2>w3>w4. Na modalidade mostrada, w4=0 no ou próximo ao ponto de interseção 543a. O floculante pode ser introduzido no reservatório de alimentação 540 através de uma ou mais portas de entrada 592a e pode fluir dentro de um canal de distribuição de floculante pequeno 596 localizado entre as ditas prateleiras 549a, 549b. A zona turbulenta é formada adjacente às bordas anelares 552a, 552b das prateleiras 549a, 549b e ao redor do canal de distribuição de floculante 596 e permite ao floculante se ligar a particulado suspenso. 0 fluido misturado perde energia e eventualmente sai do reservatório de alimentação 540 uniformemente pela abertura 548. Um rebordo de transbordo (não mostrado) que tem um diâmetro menor que as bordas 552a, 552b pode ser fornecido. Ademais, uma superfície de tampa 550 pode ser anexada a porções superiores do reservatório de alimentação 540 através de montagens 580 para fechar o reservatório de alimentação.
Se referindo agora à Figura 18, um reservatório de alimentação 640 geralmente compreende paredes laterais curvas 642a, 642b que formam porções de duas entradas 641a, 641b. As paredes laterais 642a, 642b são não cilíndricas e podem compreender superfícies em formato de voluta, espiral, helicóide, curva flexível ou anel de forma a criar distribuições de fluxo uniformes 670 dentro do reservatório de alimentação e ao redor da abertura 648. As paredes laterais 642a, 642b se estendem, aproximadamente, 180 graus ao redor do reservatório de alimentação 640. Uma ou mais aberturas direcionais 672a, 672b podem ser fornecidas nas paredes laterais 642a, 642b de forma que fluido diluente puro localizado em porções superiores do tanque de sedimentação 20 possa entrar no reservatório de alimentação 640 (através de transferência de momento ou edução) e misturar com afluentes de corrente 660a, 660b. As entradas 641a, 641b são posicionadas em lados opostos do reservatório de alimentação 640 e são alimentados por dois condutos alimentadores 621a, 621b que se dividem de um conduto principal 621. Os afluentes de corrente 660a, 660b entram no reservatório de alimentação 640 em porções radialmente mais externas das entradas 641a, 641b e fluem de uma maneira em contrarrotação dentro de canais axialmente deslocados.
Os canais são definidos por paredes laterais 642a, 642b e uma ou mais prateleiras 649a, 649b que se estendem das paredes laterais 642a, 642b para uma borda interior 652a, 652b. As larguras das prateleiras 649a, 649b são grandes onde pasta aquosa entrante 660a, 660b entra no reservatório de alimentação 640, mas as larguras das prateleiras se tornam gradualmente menores conforme os mesmos se estendem ao redor do reservatório de alimentação. Na modalidade mostrada, as larguras das prateleiras 649a, 649b diminuem entre as entradas 641a, 649b e pontos de interseção 643a, 643b no ponto no qual as larguras das prateleiras 649a, 649b permanecem constante. Em algumas modalidades, as prateleiras 649a, 649b podem parar subitamente antes ou após alcançar o ponto de interseção 643a. O floculante pode ser introduzido no reservatório de
alimentação 640 através de uma ou mais portas de entrada
692a e pode fluir dentro de um pequeno canal de
distribuição de floculante 6 96 localizado entre as
correntes em contrarrotação 660a, 660b. Uma zona turbulenta é formada próxima às bordas interiores anelares 652a, 652b das prateleiras 649a, 649b e ao redor do canal de distribuição de floculante 696 que permite ao floculante se ligar a particulado suspenso. O fluido misturado perde energia e eventualmente sai do reservatório de alimentação 10 640 uniformemente pela abertura 648. Um rebordo de transbordo inferior 644 que tem uma borda interior 647 de diâmetro menor que as bordas interiores 652a, 652b pode ser fornecido. Ademais, uma superfície de tampa 650 pode ser anexada a porções superiores do reservatório de alimentação 15 640 através de montagens 680 para fornecer um reservatório de alimentação fechado.
As Figuras 19a a 19g ilustram esquematicamente vistas de plano de topo de reservatórios de alimentação que tem várias geometrias de perfil de acordo com a invenção. A 20 Figura 19a sugere um reservatório de alimentação 1040 que tem uma superfície de parede lateral periférica 1042 que compreende uma porção de uma espiral Arquimediana, a Figura 19b sugere um reservatório de alimentação 1140 que tem uma superfície de parede lateral periférica 1142 que compreende 25 uma porção de uma espiral de Euler, a Figura 19c sugere um reservatório de alimentação 1240 que tem uma superfície de parede lateral periférica 1242 que compreende uma porção de uma Espiral de Fermat, a Figura 19d sugere um reservatório de alimentação 1340 que tem uma superfície de parede 30 lateral periférica 1342 que compreende uma porção de uma espiral hiperbólica, a Figura 19e sugere um reservatório de alimentação 140 que tem uma superfície de parede lateral periférica 1442 que compreende uma porção de um espiral de lituus, a Figura 19f sugere um reservatório de alimentação 1540 que tem uma superfície de parede lateral periférica 1542 que compreende uma porção de uma espiral logarítmica, a Figura 19g sugere um reservatório de alimentação 1640 que tem uma superfície de parede lateral periférica 1642 que compreende uma porção de uma Espiral de Teodoro que pode ser produzida por soldagem ou pela anexação por outro meio de placas individuais juntas para aproximar a uma superfície curva.
Cada reservatório de alimentação 1040, 1140, 1240, 1340, 1440, 1540, 1640 compreende uma entrada não cilíndrica 1041, 1141, 1241, 1341, 1441, 1541, 1641 que tem uma prateleira em formato espiral 1049, 1149, 1249, 1349, 1449, 1549, 1649 que se estende de uma borda exterior 1045, 1145, 1245, 1345, 1445, 1545, 1645 que cruza uma parede lateral 1042, 1142, 1242, 1342, 1442, 1542, 1642 para uma borda interior 1052, 1152, 1252, 1352, 1452, 1552, 1652. A borda interior define um perímetro exterior de um rebordo de transbordo opcional 1044, 1144, 1244, 1344, 1444, 1544, 1644 que tem uma borda interior 1047, 1147, 1247, 1347, 1447, 1547, 1647 que define uma abertura de descarga 1048, 1148, 1248, 1348, 1448, 1548, 1648 para egressão de uma corrente efluente 1070, 1170, 1270, 1370, 1470, 1570, 1670. O rebordo de transbordo pode ser plano, inclinado, escalonado, arredondado ou frustocônico sem limitação. A entrada 1041, 1141, 1241, 1341, 1441, 1541, 1641 é localizada em um perímetro externo do reservatório de alimentação tal que a corrente alimentadora 1060, 1160, 1260, 1360, 1460, 1560, 1660 é inicialmente localizada a uma distância radial maior do centro do reservatório de alimentação que a corrente efluente 1070, 1170, 1270, 1370, 1470, 1570, 1670.
As paredes laterais podem ter formatos de curva composta que fornecem benefícios de custo assim como facilidade de produção. A Figura 25 ilustra uma parede lateral 42 que compreende um formato de curva composta, em que a curva composta é definida por uma pluralidade de segmentos de arco dispostos em série que têm diversos raios Rv, Rx, RY, Rz e/ou diferentes origens V, X, Y e Z. Na modalidade em particular mostrada, quatro segmentos de arco dispostos em série são usados para aproximar uma espiral aritmética (isto é, Arquimediana) que é rotulada de A nos desenhos. As áreas sólidas representam regiões onde uma curva composta pode se estender radialmente além de uma verdadeira espiral aritmética A. As áreas hachuradas representam regiões onde uma verdadeira espiral aritmética A pode se estender radialmente além de uma curva composta.
As Figuras 27 e 29 demonstram que fluxos radiais uniformes são obtidos pelo uso de reservatórios de alimentação de acordo com a invenção. As figuras mostram fotos com passagem de tempo feitas de testes de corante em lote decrescente. As fotos foram tiradas a intervalos de 5 segundos, 10 segundos e 20 segundos, da esquerda para direita, respectivamente. Conforme mostrado na Figura 27, a uma taxa de fluxo de, aproximadamente, 0,04 metros cúbicos por hora (m3/h), a descarga 70 geralmente se move equilibradamente dentro de todos os quatro quadrantes do tanque de sedimentação 20. De forma similar, conforme mostrado na Figura 29, a uma taxa de fluxo de, aproximadamente, 0,09 metros cúbicos por hora (m3/h), a descarga 70 geralmente se move equilibradamente dentro de todos os quatro quadrantes do tanque de sedimentação 20. A distribuição da descarga 70 ao redor do tanque é equilibrada e, portanto, sólidos precipitados podem ser removidos do centro do tanque 20 mais rapidamente sem risco de sobrecarregar o mecanismo de acionamento de raspagem 12.
Em alguns casos, conforme mostrado nas Figuras 31 e 32, os pontos de interseção 1783, 1843 podem se estender bem além da entrada 1781, 1881. Uma parede lateral 1742 pode compreender um declive gradual 1743a que eventualmente se encontra com uma borda interior de uma prateleira 1749. Alternativamente, uma parede lateral 1842 pode compreender um declive gradual 1843a que eventualmente se encontra com uma porção de superfície intermediária de uma prateleira 1849 ou rebordo de transbordo 1844. Deve ser conhecido que embora não mostrado, a prateleira 1749 não precisa terminar em largura no ponto de interseção 1783. Ao invés disso, a prateleira 1749 pode ser anelar e compreender pelo menos alguma largura ao redor de todo o reservatório de alimentação 1749.
Um fornecedor ou outra entidade pode fornecer um sistema de sedimentação que inclui um sistema de reservatório de alimentação mostrado nas figuras. Por exemplo, o fornecedor pode receber uma solicitação de oferta para um projeto relacionado a um projeto de um sistema para diluição de uma corrente de alimentação afluente ou o fornecedor pode se oferecer para projetar tal sistema. O fornecedor pode, então, fornecer um sistema de reservatório de alimentação, por exemplo, um que inclua quaisquer uma ou mais dentre as características mostradas e descritas nas modalidades do sistema discutido acima. O fornecedor pode fornecer tais dispositivos pela venda desses dispositivos ou por ofertas para vender esses dispositivos. O fornecedor pode fornecer várias modalidades que são dimensionadas e configuradas para se adequar a critérios de projeto de um cliente ou consumidor em particular. O fornecedor pode terceirizar a fabricação, entrega, venda ou instalação de um componente de qualquer um dos dispositivos ou de outros dispositivos usados para fornecer tais dispositivos. O fornecedor também pode inspecionar um sítio e projetar ou designar uma ou mais áreas de armazenamento para empilhar o material usado para produzir os dispositivos. 0 fornecedor também pode manter, modificar ou atualizar os dispositivos fornecidos. O fornecedor pode fornecer tal manutenção ou modificações pelo subcontrato de tais serviços pelo fornecimento direto desses serviços e, em alguns casos, o fornecedor pode modificar um sistema existente com um kit de retroajuste para chegar a um sistema modificado que compreende uma ou mais características dos sistemas discutidos no presente documento.
Embora a invenção tenha sido descrita em termos de uma modalidade e aplicações em particular, um versado na técnica com base nesse ensinamento pode gerar modalidades adicionais e modificações sem sair do espírito ou do escopo da invenção reivindicada. Acredita-se que a invenção seria útil em virtualmente qualquer tipo de reservatório de alimentação com ou sem a adição de floculante, com ou sem diluição de pasta aquosa diluição por edução, com trajetórias alimentadoras singulares ou múltiplas e com ou sem rebordos de transbordo ou prateleiras, etc. Além disso, a invenção pode ser praticada por curvar o próprio conduto alimentador de tal forma que é configurado e construído para funcionar similarmente às paredes laterais volutas descritas no presente documento. Adicionalmente, as prateleiras e rebordos de transbordo definidos no presente documento podem se estender por qualquer um dentre 0 e 360 graus ao redor dos reservatórios de alimentação mostrados e descritos e pode ter pelo menos alguma largura ao redor de todo o reservatório de alimentação de forma a ser um círculo em formato espiral. Ademais, a invenção pode ser usada com ou feita como uma parte de construções de reservatório de alimentação convencional por meio de kits de retroajuste para modificar reservatórios de alimentação
cilíndricos convencionais para anexação subsequente das
estruturas de entrada volutas, paredes laterais e
geometrias discutidas no presente documento. Ademais, os
reservatórios de alimentação descritos no presente documento podem ser usados em combinação com outros aperfeiçoamentos tais como o sistema de diluição FLSmidth E-DUC® de reservatório de alimentação. De acordo com o acima, deve ser entendido que os desenhos e descrições no presente documento são proferidos como exemplo para facilitar a compreensão da invenção e não devem ser construídos como limitando o escopo da mesma.

Claims (32)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Reservatório de alimentação para um espessador/clarificador CARACTERIZADO pelo fato de que o dito reservatório de alimentação compreende:
    um corpo de reservatório de alimentação (40);
    uma parede lateral (42) que define uma superfície delimitadora de fluido mais radial na extremidade de reservatório de alimentação, sendo que a parede lateral (42) compreende pelo menos uma dentre uma superfície voluta, uma superfície helicoidal, uma superfície enrolada, uma superfície em curva composta, uma superfície em curva flexível ou uma superfície em espiral;
    uma entrada de reservatório de alimentação (41) para direcionar uma corrente afluente (60) para o reservatório de alimentação ao longo da parede lateral (42); e uma abertura de descarga (48) para passar fluidos e sólidos a partir do reservatório de alimentação para um tanque de sedimentação (20).
  2. 2. Reservatório de alimentação, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende uma prateleira (49) que se estende radialmente para dentro da parede lateral (42) de uma borda exterior (45) para uma borda interior (52) que é adjacente à abertura de descarga (48) .
  3. 3. Reservatório de alimentação, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que uma largura da prateleira (49) muda conforme a prateleira (49) se estende ao longo da parede lateral (42).
  4. 4. Reservatório de alimentação, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a prateleira (49) termina em um ponto de interseção (43) onde a borda exterior (45) se cruza com a borda interior (52).
  5. 5. Reservatório de alimentação, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que uma largura da prateleira (49) é maior adjacente à entrada de reservatório de alimentação (41).
  6. 6. Reservatório de alimentação, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita prateleira (49) se estende circunferencialmente por, aproximadamente, 90, 180, 270 ou 360 graus de rotação angular ao redor de um eixo geométrico central (53) do reservatório de alimentação.
  7. 7. Reservatório de alimentação, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que uma porção da entrada de reservatório de alimentação (41 ) é espaçada radialmente mais longe de um eixo geométrico central (53) do que da abertura de descarga (48).
  8. 8. Reservatório de alimentação, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente uma ou mais estruturas de controle de fluxo (172) selecionadas a partir do grupo que consiste em: aletas, palhetas, estatores, rotores, lâminas de rotor, rodas com pás de giro livre, lâminas retas, lâminas curvadas, nervuras, canais, defletores, telas e painéis conformados.
  9. 9. Reservatório de alimentação, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita parede lateral é uma dentre uma pluralidade de paredes laterais (242a, 242b; 342a, 342b; 442a, 442b; 542a, 542b;
    642a, 642b) que são configuradas para suportar os fluxos em contrarrotação (260a, 260b; 360a, 360b; 460a, 460b; 560a, 560b; 660a, 660b) em relação a um eixo geométrico central (53) do reservatório de alimentação.
  10. 10. Reservatório de alimentação, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita parede lateral é uma dentre uma pluralidade de paredes laterais (1242a, 1242b) que são configuradas para suportar os fluxos (1260a, 1260b) que giram na mesma direção de rotação em relação a um eixo geométrico central (53) do reservatório de alimentação.
  11. 11. Reservatório de alimentação, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente uma ou mais portas de entrada (46; 446; 592a, 592b; 692a, 692b; 992a, 992b) para introduzir o floculante.
  12. 12. Reservatório de alimentação, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o formato da parede lateral (42) compreende uma porção de uma espiral Arquimediana, uma espiral de Euler, uma espiral de Fermat, uma espiral hiperbólica, uma espiral de lituus, uma espiral logaritmica, uma espiral de transição ou uma espiral de Teodoro.
  13. 13. Reservatório de alimentação, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que uma distância radial entre a parede lateral (42) e um eixo geométrico central (53) do reservatório de alimentação muda conforme uma função do ângulo de rotação ao redor do dito eixo geométrico central (53).
  14. 14. Reservatório de alimentação, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita mudança da distância radial entre a parede lateral (42) e o eixo geométrico central (53) em relação ao ângulo de rotação ao redor do dito eixo geométrico central (53) é constante.
  15. 15. Reservatório de alimentação, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita mudança de distância radial entre a parede lateral (42) e o eixo geométrico central (53) em relação ao ângulo de rotação ao redor do dito eixo geométrico central (53) não é constante.
  16. 16. Reservatório de alimentação, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente um rebordo de transbordo (44, 144, 344, 644, 1044, 1144, 1244, 1344, 1444, 1544, 1644) que circunda a abertura de descarga (48, 148, 348, 648, 1048, 1148, 1248, 1348, 1448, 1548, 1648).
  17. 17. Reservatório de alimentação, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que o rebordo de transbordo (44, 144, 344, 644, 1044, 1144, 1244, 1344, 1444, 1544, 1644) é plano, inclinado, escalonado, arredondado ou frustocônico.
  18. 18. Reservatório de alimentação para um espessador/clarificador, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a parede lateral (542a, 542b; 642a, 642b) compreende pelo menos uma abertura (572a, 572b; 672a, 672b) para assistir na diluição da dita corrente afluente (560, 660).
  19. 19. Kit para modificar um reservatório de alimentação convencional (2040, 2140) em um sistema de sedimentação, em que o reservatório de alimentação inclui uma superfície delimitadora de fluido mais radial na extremidade circular ou cilíndrica (2042, 2142); CARACTERIZADO pelo fato de que o dito kit compreende:
    uma parede lateral (42) para substituir a superfície delimitadora de fluido mais radial na extremidade circular ou cilíndrica (2042, 2142) do reservatório de alimentação (2040, 2140), sendo que a parede lateral (42) compreende pelo menos uma dentre uma superfície voluta, a superfície helicoidal, uma superfície enrolada, uma superfície em curva composta, uma superfície em curva flexível ou uma superfície em espiral.
  20. 20. Kit de reservatório de alimentação, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO, pelo fato de que compreende adicionalmente uma ou mais estruturas de controle de fluxo (172) selecionadas a partir do grupo que consiste em: aletas, palhetas, estatores, rotores, lâminas de rotor, rodas com pás de giro livre, lâminas retas, lâminas curvadas, nervuras, canais, defletores, telas e painéis conformados.
  21. 21. Kit de reservatório de alimentação, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que a parede lateral (542a, 542b; 642a, 642b) compreende pelo menos uma abertura (572a, 572b; 672a, 672b) para assistir na diluição de uma corrente afluente (560, 660).
  22. 22. Kit de reservatório de alimentação, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente uma ou mais portas de entrada (46; 446; 592a, 592b; 692a, 692b; 992a, 992b) para introduzir o floculante.
  23. 23. Kit de reservatório de alimentação, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que ο formato da parede lateral (42) compreende uma porção de uma espiral Arquimediana, uma espiral de Euler, uma espiral de Fermat, uma espiral hiperbólica, uma espiral de lituus, uma espiral logaritmica, uma espiral de transição ou uma espiral de Teodoro.
  24. 24. Kit de reservatório de alimentação, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente uma prateleira em formato espiral (49) configurada para circundar uma abertura de descarga (2048, 2148) do reservatório de alimentação (2040, 210), sendo que a prateleira (49) se estende radialmente para dentro da parede lateral (42) de uma borda exterior (45) para uma borda interior (52).
  25. 25. Kit de reservatório de alimentação, de acordo com a reivindicação 24, CARACTERIZADO pelo fato de que a borda interior (52) da prateleira (49) é geralmente circular e a borda exterior (52) da prateleira (49) compreende pelo menos um dentre um formato de voluta, um formato helicoidal, um formato enrolado, um formato de curva composta, um formato de curva flexível ou um formato de espiral.
  26. 26. Kit de reservatório de alimentação, de acordo com a reivindicação 24, CARACTERIZADO pelo fato de que uma largura da prateleira (49) muda conforme a prateleira (49) se estende ao longo da parede lateral (42).
  27. 27. Kit de reservatório de alimentação, de acordo com a reivindicação 24, CARACTERIZADO pelo fato de que a prateleira (49) é configurada para se estender por, aproximadamente, 90, 180, 270 ou 360 graus de rotação angular ao redor do reservatório de alimentação (2040, 2140) .
  28. 28. Kit de reservatório de alimentação, de acordo com a reivindicação 24, CARACTERIZADO pelo fato de que a prateleira (49) termina em um ponto de interseção (43) onde a borda exterior (45) cruza com a borda interior (52).
  29. 29. Kit de reservatório de alimentação, de acordo com a reivindicação 24, CARACTERIZADO pelo fato de que a menor distância entre a borda exterior (45) da prateleira (49) e a borda interior (52) da prateleira (49) muda conforme uma função da posição ao longo da parede lateral (42) .
  30. 30. Kit de reservatório de alimentação, de acordo com a reivindicação 29, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita mudança na menor distância entre a borda exterior (45) da prateleira (49) e a borda interior (52) da prateleira (49) conforme uma função da posição ao lonqo da parede lateral (42) é constante.
  31. 31. Kit de reservatório de alimentação, de acordo com a reivindicação 29, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita mudança na menor distância entre a borda exterior (45) da prateleira (49) e a borda interior (52) da prateleira (49) conforme uma função da posição ao longo da parede lateral (42) não é constante.
  32. 32. Método para aperfeiçoar a eficiência de um sistema de sedimentação, CARACTERIZADO pelo fato de que o método compreende as etapas de:
    fornecer um corpo de reservatório de alimentação (40); uma parede lateral (42) que define uma superfície delimitadora de fluido mais radial na extremidade do reservatório de alimentação, sendo que a parede lateral (42) compreende pelo menos uma dentre uma superfície voluta, uma superfície helicoidal, uma superfície enrolada,
    5 uma superfície em curva composta, uma superfície em curva flexível ou uma superfície em espiral; uma entrada de reservatório de alimentação (41) para direcionar uma corrente afluente (60) para o reservatório de alimentação ao longo da parede lateral (42); e uma abertura de descarga 10 (48) para passar fluidos ande sólidos do reservatório de alimentação para um tanque de sedimentação (20).
    fluir uma corrente afluente (60) pela dita entrada de reservatório de alimentação (41); e em virtude do formato, da configuração e da
    15 disposição da dita parede lateral (42), reduzir o número de áreas de acelerações de fluido localizadas altas (2082) e velocidades de fluido localizadas altas (2074, 2084, 2102, 2176, 2174) dentro e ao redor da abertura de descarga (48) do reservatório de alimentação.
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